- •Металлические конструкции Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Металлические конструкции” для студентов специальности 290300 пгс
- •Введение
- •1. Состав курсового проекта
- •Содержание расчетно-пояснительной записки
- •Часть 1. Проектирование элементов рабочей площадки.
- •Часть 2. Компоновка каркаса и расчет фермы.
- •1.2. Содержание листов чертежей
- •2.1.2. Расчет балки настила
- •2.1.3. Расчет вспомогательной балки
- •2.2. Расчет сварной главной балки
- •2.2.1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия
- •2.2.2. Подбор сечения
- •2.2.3. Изменение сечения
- •2.2.4. Опорная часть
- •2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
- •2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
- •2.3. Расчет колонны сплошного сечения
- •2.3.1. Расчетная схема. Усилия
- •2.3.2. Подбор сечения стержня колонны
- •2.3.3. Проверки жесткости, общей и местной устойчивости колонны и ее элементов
- •2.3.4. Конструирование и расчет оголовка
- •2.3.5. Конструирование и расчет базы
- •2.4. Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов балочной клетки
- •2.4.1. Расчет прикрепления настила
- •2.4.2. Расчет узла этажного опирания балки настила на вспомогательную балку
- •2.4.3. Расчет и конструирование узла пониженного опирания балок
- •2.4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного) узла главной балки
- •3.Компоновка каркаса
- •Сетка колонн
- •Компоновка поперечной рамы
- •Определение вертикальных размеров
- •3.2.2. Определение горизонтальных размеров
- •Компоновка ригеля
- •Компоновка связей между колоннами
- •3.5. Компоновка связей по покрытию
- •3.6. Компоновка торцового фахверка
- •Определение расчетных усилий в стойке рамы
- •Расчетная схема рамы
- •Нагрузки на поперечную раму
- •Постоянные нагрузки
- •Снеговая нагрузка
- •Крановые нагрузки
- •Ветровые нагрузки
- •4.3. Статический расчет рамы
- •5. Расчет фермы покрытия
- •5.1. Определение расчетной нагрузки и усилий в стержнях фермы
- •5.2. Подбор сечений стержней
- •5.3. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков
- •Литература
- •Приложения
- •Оглавление
- •Металлические конструкции
2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
В местах опирания вспомогательных балок (они в нашем случае крепятся сбоку) в главной балке, как правило, ставятся парные поперечные (вертикальные) ребра жесткости (рис. 6). Они обеспечивают как местную прочность стенки, так и ее устойчивость.
Рис. 6. Промежуточные ребра жесткости главной балки
При гибкости стенки промежуточные ребра жесткости требуются всегда (даже при отсутствии больших местных сосредоточенных нагрузок). При этом расстояние между ними (размера) не должно превышать. Если≤ 3,2 , то предельное расстояние между ребрами равно.
Ширина ребер, мм, принимается большей из двух: и, гдеd– диаметр болтов, мм, крепления вспомогательных балок.
Толщина ребер жесткости принимается не менее толщины стенки вспомогательной балки, не менее и в соответствии с ГОСТ 19903-74*.
К стенке балки ребра привариваются двухсторонними угловыми швами с минимальным катетом [2].
2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
Для выполнения проверок подобранных размеров элементов поперечных сечений балки необходимо определить их геометрические характеристики для средней (основной) и приопорных (с измененным сечением) частей (см. рис. 4):
- площадь поперечного сечения средней части, см2
;
- момент инерции поперечного сечения средней части, см4
;
- момент сопротивления поперечного сечения средней части, см3
;
- площадь поперечного сечения зауженной части, см2
;
- момент инерции поперечного сечения зауженной части, см4
;
- момент сопротивления поперечного сечения зауженной части, см3
;
- статический момент зауженного пояса относительно нейтральной оси, см3;
- статический момент полусечения зауженной части относительно нейтральной оси сечения, см3.
Проверка прочности балки в месте действия максимального изгибающего момента (в нашем случае в этом месте отсутствует поперечная сила, а к поясам не прикладываются сосредоточенные силы) проверяется формулой
,
где – определяется по табл. 66 [2].
Примечание: При наличии в сечении с максимальным изгибающим моментом поперечной силы (и (или) сосредоточенной силы, приложенной к поясу) необходимо обратиться к [1, 2, 7, 10].
Проверка прочности балки на срез в месте действия максимальной поперечной силы (у опоры) выполняется при соблюдении условия
.
Проверка прочности балки в месте изменения ее сечения определяется приведенными напряжениями в крайних точках сечения стенки и выполняется по формуле ,
где - нормальное напряжение, кН/см2, в крайних точках сечения стенки
;
- среднее по высоте стенки касательное напряжение в ней, кН/см2
.
Проверка жесткости балки выполняется формулой
,
здесь - принимается в см, а величиныи- определяются по табл. 3 и 2 настоящих указаний соответственно.
Проверка общей устойчивости балки необходима, если на ее верхний пояс не опирается (а значит и не крепится) настил. Выполняется она по формуле
,
где - свободная (в горизонтальной плоскости) длина балки. В нашем случае (если настил приподнят над главной балкой) -(илишагу вспомогательных балок).
Местная устойчивость сжатого пояса сварной балки считается обеспеченной, если соблюдается условие .
При отсутствии сосредоточенных сил, приложенных к верхнему поясу балки (в нашем случае вспомогательные балки крепятся к ребрам жесткости, поэтому это условие соблюдается), и выполнении условия , местная устойчивость стенки считается обеспеченной. Если это условие не выполняется, то необходима проверка местной устойчивости всех отсеков стенки по формуле
,
где - среднее на длине расчетного отсека (а*) сжимающее напряжение в стенке (вблизи верхнего пояса), принимаемое равным;
- среднее на длине расчетного отсека (а*) и по его высоте касательное напряжение в стенке, принимаемое равным;
а*- длина расчетного отсека стенки, принимаемая равной:приипри;
- средний на длине расчетного отсека изгибающий момент в балке, кНм;
- средняя на длине расчетного отсека перерезывающая сила в балке, кН;
- момент инерции поперечного сечения балки в расчетном отсеке, см4;
- критическое сжимающее напряжение в стенке балки;
- критическое касательное напряжение в стенке балки, равное
;
- коэффициент, принимаемый равным 35,5 при непрерывном опирании настила на балку и 30,0 - в случае, если настил рабочей площадки к балке не крепится (т.е. на нее не опирается);
- отношение большей стороны отсека к меньшей (здесь за стороны пластики или отсека стенки принимаются размерыаиhw, из которых меньшую обозначим величиной d);
- минимальная гибкость отсека стенки.
В курсовом проекте (при необходимости) достаточно проверить устойчивость одного отсека стенки – отсека, в котором выполнено изменение сечения поясов.
Согласно [2] балка считается запроектированной правильно, если по условиям прочности, жесткости и устойчивости левые части неравенств (условий) отклоняются (и только в меньшую сторону) от правых не более, чем на 5 %.
В случае невыполнения какого-либо условия необходимо ввести коррективы в размеры сечения и проверки повторить.
Нежелательным считается и существенное (в курсовом проекте более 20 %) отклонение в сторону запаса левых частей всех перечисленных условий. В этом случае также следует скорректировать сечение и проверки повторить.